JP6017942B2 - Time division multiplex array antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、アレー状に配列された複数のアンテナを用いて時分割多重により通信する時分割多重アレーアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a time division multiplex array antenna apparatus that performs communication by time division multiplexing using a plurality of antennas arranged in an array.
近年、無線LAN(Local Area Network)、携帯電話、地上デジタル放送のモバイル受信機等、アダプティブアレーアンテナを応用した無線機器の使用が日常化してきている傾向にあり、結果、これら無線機器の低コスト化の必要性が益々高まってきている。しかし、アダプティブアレーアンテナは、原理的に、フィルタ、アンプ、ダウンコンバータ、A/Dコンバータ等のアナログ回路がアンテナ数分必要となるので、例えば単一アンテナの無線機器と比較すると、高コストになるという問題があった。 In recent years, wireless devices using adaptive array antennas such as wireless local area networks (LANs), mobile phones, and mobile receivers for digital terrestrial broadcasting tend to be used daily. As a result, the low cost of these wireless devices The need for computerization is increasing. However, an adaptive array antenna, in principle, requires analog circuits such as filters, amplifiers, down converters, A / D converters, etc., as many as the number of antennas. For example, the cost is higher than that of a single-antenna wireless device. There was a problem.
そこで、これを解決する方法として、例えばスイッチによる時分割多重を用いて、アナログ回路を削減する方式(C-TDM-AAA:Conventional Time-Division Multiplexing Adaptive Array Antenna)のアダプティブアレーアンテナが過去に提案されている(非特許文献1参照)。非特許文献1では、無線機器が使用する帯域幅とスイッチ切換速度、フィルタ帯域幅、サンプリング速度が満たすべき条件に関して詳細に検討がなされ、適切なタイミングでスイッチ切り換え、サンプリングを行った場合、各アンテナの受信信号が完全に再生可能であることが示されている。 In order to solve this problem, an adaptive array antenna (C-TDM-AAA: Conventional Time-Division Multiplexing Adaptive Array Antenna) has been proposed in the past, for example, by using time-division multiplexing using switches. (See Non-Patent Document 1). In Non-Patent Document 1, the bandwidth used by the wireless device, the switch switching speed, the filter bandwidth, and the conditions to be satisfied by the sampling speed are examined in detail. When switching and sampling are performed at appropriate timing, each antenna is It is shown that the received signal can be completely reproduced.
ところで、時分割多重アレーアンテナにおいては、スイッチを順に選択的に切り換えていく制御が必要となるが、受信電波を読み取るためには、スイッチを高速で切り換える必要がある。しかし、スイッチを高速で切り換えるには電力を大きく消費してしまう現状があるので、この種の時分割多重アレーアンテナにおいては動作にかかる電力の省電力化が大きな課題であった。 By the way, in the time division multiplex array antenna, it is necessary to control to switch the switches selectively in order. However, in order to read the received radio wave, it is necessary to switch the switches at high speed. However, since there is a current situation in which a large amount of power is consumed to switch the switch at high speed, in this type of time-division multiplex array antenna, it has been a major issue to save power consumption for operation.
本発明の目的は、動作に要する消費電力を低く抑えることができる時分割多重アレーアンテナ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a time-division multiplex array antenna apparatus that can keep power consumption required for operation low.
前記問題点を解決する時分割多重アレーアンテナ装置は、複数のアンテナの特定の1つをスイッチによって選択的に内部の信号処理回路に接続することにより、当該信号処理回路を複数の前記アンテナで共用し、当該スイッチによる時分割多重によって通信する構成において、前記アンテナにおける電波の受信状態を検出する電波受信状態検出部と、当該電波受信状態検出部の検出結果を基に、前記スイッチの切換速度を制御するスイッチ切換速度制御部とを備え、前記スイッチ切換速度制御部は、電波を受信しているか否かを監視するモニタリング時、前記スイッチの切換速度を低速に設定し、前記電波受信状態検出部の検出結果を基に前記電波の受信を検出すると、前記スイッチの切換速度を高速に切り換える。 The time-division multiplex array antenna apparatus that solves the above-described problem is that a specific one of a plurality of antennas is selectively connected to an internal signal processing circuit by a switch, so that the signal processing circuit is shared by the plurality of antennas. and, Oite the configuration that communicates by time division multiplexing by the switch, a radio wave reception state detecting section for detecting a reception state of radio wave in the antenna, based on the detection result of the radio wave reception condition detecting unit, said switch A switch switching speed control unit that controls the switching speed of the switch , and the switch switching speed control unit sets the switching speed of the switch to a low speed during monitoring for monitoring whether radio waves are received, When the reception of the radio wave is detected based on the detection result of the reception state detection unit, the switching speed of the switch is switched at a high speed .
本発明の構成によれば、スイッチの切換速度を、電波受信状態を基に適宜変更可能としたので、スイッチの切換速度を自由に切り換えることが可能となる。よって、時分割多重アレーアンテナ装置において、例えば通信が必要のないときには、スイッチの切換速度を低く設定しておくことが可能となるので、その分、時分割多重アレーアンテナ装置にかかる電力を低く抑えることが可能となる。
また、モニタリング時は電波が到来したか否かを監視するだけでよいので、省電力化を優先するためにスイッチの切換速度を低速にして電波に含まれる情報を復調できなくても、スイッチを低速に切り換えるのがモニタリング時であれば何ら問題はない。よって、電波受信に影響を及ぼすことなく、時分割多重アレーアンテナの省電力化が可能となる。
According to the configuration of the present invention, the switch switching speed can be appropriately changed based on the radio wave reception state, so that the switch switching speed can be freely switched. Therefore, in the time division multiplex array antenna apparatus, for example, when communication is not required, the switch switching speed can be set low, and accordingly, the power applied to the time division multiplex array antenna apparatus is kept low. It becomes possible.
In addition, during monitoring, it is only necessary to monitor whether or not radio waves have arrived. Therefore, in order to prioritize power saving, even if the information contained in the radio waves cannot be demodulated by reducing the switch switching speed, There is no problem if switching to low speed is during monitoring. Therefore, it is possible to save power of the time division multiplex array antenna without affecting radio wave reception.
前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記電波受信状態検出部は、受信電波の強度を検出する受信信号強度検出回路であり、前記スイッチ切換速度制御部は、前記受信信号強度検出回路の検出結果を基に、前記スイッチの切換速度を制御することが好ましい。この構成によれば、受信信号強度(受信電波の強度)を基にスイッチの切換速度を変更するので、例えば電波を受信したときなどの最適なタイミングでスイッチの切換速度を他の値に切り換えることが可能となる。 In the time division multiplex array antenna device, the radio wave reception state detection unit is a reception signal strength detection circuit that detects the strength of the reception radio wave, and the switch switching speed control unit is configured to detect a detection result of the reception signal strength detection circuit. Based on this, it is preferable to control the switching speed of the switch. According to this configuration, since the switch switching speed is changed based on the received signal strength (received radio wave intensity) , the switch switching speed is switched to another value at an optimal timing, for example, when a radio wave is received. Is possible.
前記時分割多重アレーアンテナ装置において、電波を前記アンテナで受信した際、前記信号処理回路の1構成要素であるデジタル回路を待機状態から起動状態に切り換える起動実行部を備えることが好ましい。この構成によれば、例えばモニタリング時、デジタル回路を待機状態としておくことが可能となるので、消費電力の抑制に一層効果が高くなる。 The time division multiplex array antenna device preferably includes an activation execution unit that switches a digital circuit, which is one component of the signal processing circuit, from a standby state to an activated state when radio waves are received by the antenna. According to this configuration, for example, during monitoring, the digital circuit can be set in a standby state, so that the effect is further improved in suppressing power consumption.
本発明によれば、時分割多重アレーアンテナ装置において、動作に要する消費電力を低く抑えることができる。 According to the present invention, in the time division multiplex array antenna apparatus, the power consumption required for operation can be kept low.
以下、時分割多重アレーアンテナ装置の一実施形態を図1〜図8に従って説明する。
図1に示すように、アレーアンテナ装置1は、複数のアンテナ(アンテナ素子)2を備え、各アンテナ2の重み付けを伝播環境に応じてアダプティブ制御することにより、指向性を電気的に切り替え可能となっている。このように、アレーアンテナ装置1は、希望波の到来方向にビームを向けたり、不要な電波の到来方向にヌルを向けて除去したりすることが可能である。また、本例のアレーアンテナ装置1は、信号を時間単位で区切り、1つの伝送路で電波を通信する時分割多重式でもある。
Hereinafter, an embodiment of a time division multiplex array antenna apparatus will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the array antenna device 1 includes a plurality of antennas (antenna elements) 2, and the directivity can be electrically switched by adaptively controlling the weight of each antenna 2 according to the propagation environment. It has become. As described above, the array antenna device 1 can remove the beam by directing the beam in the direction of arrival of the desired wave or directing the null in the direction of arrival of the unnecessary radio wave. The array antenna apparatus 1 of this example is also a time division multiplex type in which signals are divided in units of time and radio waves are communicated through one transmission path.
時分割多重アレーアンテナ装置1において、アンテナ2の個数をK(Kは任意の奇数)とすると、k番目のアンテナ2の受信信号は、次式(1)のように表される。 In the time-division multiplex array antenna apparatus 1, if the number of antennas 2 is K (K is an arbitrary odd number), the received signal of the k-th antenna 2 is expressed by the following equation (1).
アレーアンテナ装置1の受信回路3には、アンテナ2の受信電波をアナログ処理するアナログ回路4と、アナログ回路4から出力された信号をデジタル処理するデジタル回路5とが設けられている。アナログ回路4には、通過帯域幅がWの第1バンドパスフィルタ6がアンテナ2ごとに設けられている。これら第1バンドパスフィルタ6は、アンテナ2で受信した受信信号fk(t) cos(ωct)を通過帯域幅Wでフィルタし、Wに準じた周波数のみ通過させる。本例の時分割多重アレーアンテナ装置1において、アンテナ2ごとに個別に必要となるのは第1バンドパスフィルタ6のみであり、その後段の回路ブロックは複数のアンテナ2の間で共用されている。なお、受信回路3が信号処理回路の一例である。 The receiving circuit 3 of the array antenna apparatus 1 is provided with an analog circuit 4 that performs analog processing on the radio waves received by the antenna 2 and a digital circuit 5 that digitally processes a signal output from the analog circuit 4. The analog circuit 4 is provided with a first bandpass filter 6 having a passband width W for each antenna 2. The first band-pass filter 6, to filter the received signal f k received by the antenna 2 (t) cos (ω c t) in the pass band width W, passing only a frequency that conforms to W. In the time-division multiplex array antenna apparatus 1 of this example, only the first band pass filter 6 is required for each antenna 2, and the subsequent circuit block is shared among the plurality of antennas 2. . The receiving circuit 3 is an example of a signal processing circuit.
受信ベースバンド信号fk(t)の周波数帯域幅W”は、第1バンドパスフィルタ6の通過帯域幅Wよりも小さい。よって、受信信号fk(t) cos(ωct)は、第1バンドパスフィルタ6をそのまま通過する。 The frequency bandwidth W ″ of the received baseband signal f k (t) is smaller than the pass bandwidth W of the first bandpass filter 6. Therefore, the received signal f k (t) cos (ω c t) It passes through the 1 band pass filter 6 as it is.
複数のこれら第1バンドパスフィルタ6には、第1バンドパスフィルタ6の接続を選択的に切り換えるスイッチ回路7が接続されている。スイッチ回路7は、受信回路3の1構成要素であって、第1バンドパスフィルタ6ごとにスイッチ8を複数有する。これらスイッチ8は、クロック回路9から入力するスイッチ制御信号gk(t)によってスイッチ制御される。 A plurality of these first band pass filters 6 are connected to a switch circuit 7 that selectively switches the connection of the first band pass filters 6. The switch circuit 7 is one component of the reception circuit 3 and includes a plurality of switches 8 for each first bandpass filter 6. These switches 8 are switch-controlled by a switch control signal g k (t) input from the clock circuit 9.
ここで、図2及び図3に示すように、スイッチ8のk番目を、矩形波状のON時間τ、周期Tsで切り換えを行うとすると、スイッチ制御信号gk(t)は、次式(2)により表される。なお、次式のrは、任意の整数である。 Here, as shown in FIGS. 2 and 3, assuming that the k-th switch 8 is switched with a rectangular-wave-like ON time τ and period T s , the switch control signal g k (t) is expressed by the following equation ( It is represented by 2). In the following formula, r is an arbitrary integer.
合成信号h(t)は、第2バンドパスフィルタ10を通過すると、出力信号h’(t)として出力される。出力信号h’(t)は、次式(7),(8)のように表される。 The synthesized signal h (t) passes through the second bandpass filter 10 and is output as an output signal h ′ (t). The output signal h ′ (t) is expressed by the following equations (7) and (8).
デジタル回路5には、ローパスフィルタ16から出力された信号をA/D変換する一対のA/Dコンバータ17が設けられている。A/Dコンバータ17が入力するベースバンド信号h”(t)は、アンプの増幅やフィルタの損失を無視すれば、次式(9)のように表される。 The digital circuit 5 is provided with a pair of A / D converters 17 for A / D converting the signal output from the low-pass filter 16. The baseband signal h ″ (t) input by the A / D converter 17 is represented by the following equation (9) if the amplifier amplification and the filter loss are ignored.
そこで、本例のデジタル回路5には、サンプル信号xi(t)から受信ベースバンド信号fk(t)を演算によって分離抽出する演算処理部19が、各アンテナ2に対応して複数設けられている。本例の演算処理部19は、次式(14)〜(16)を用いて演算を行うこと、つまりxi(t)を要素とするベクトルX(t)に対して行列Φを乗算することにより、アンテナ2ごとにI送信号及びQ相信号を出力する。 Therefore, the digital circuit 5 of this example is provided with a plurality of arithmetic processing units 19 corresponding to each antenna 2 for separating and extracting the received baseband signal f k (t) from the sample signal x i (t). ing. The arithmetic processing unit 19 in this example performs an operation using the following equations (14) to (16), that is, multiplies a vector X (t) having x i (t) as an element by a matrix Φ. Thus, an I transmission signal and a Q phase signal are output for each antenna 2.
ここで、スイッチ制御信号gk(t)のパルス幅であるτにより、A/Dコンバータ17でサンプリングされたサンプル信号xi(t)に含まれるベースバンド信号fk(Δt)がどのように変化するか考える。いま、スイッチ8のON時間τが非常に短い、つまりτ≒0の場合を考える。このとき、Ψ=τ/Ts≒0となるので、sinc{nπΨ}≒1により、行列S≒1が導かれる。よって、式(23)は、次式(27)のように表される。 Here, how the baseband signal f k (Δt) included in the sample signal x i (t) sampled by the A / D converter 17 is determined by τ which is the pulse width of the switch control signal g k (t). Think about changes. Consider a case where the ON time τ of the switch 8 is very short, that is, τ≈0. At this time, since Ψ = τ / T s ≈0, a matrix S≈1 is derived from sinc {nπΨ} ≈1. Therefore, Expression (23) is expressed as the following Expression (27).
しかし、式(27)を見てみると、ベクトルX(t)に含まれるベクトルF(Δt)の大きさはτに比例することが分かる。このことから、スイッチ8における電力損失を抑制するには、τをなるべく大きくすること、つまりスイッチ8が常にいずれかのアンテナ2に接続されていることが望ましいと予測される。このため、本例のアダプティブプロセッサ20は、スイッチ制御信号gk(t)のON時間τを、次信号のτと重複しない範囲で、なるべく長く設定している。このように、ON時間τ(或いはON時間比率Ψ)を任意に設定可能な点で、本例は有効と考えられる。 However, looking at equation (27), it can be seen that the magnitude of the vector F (Δt) included in the vector X (t) is proportional to τ. From this, it is predicted that in order to suppress the power loss in the switch 8, it is desirable to increase τ as much as possible, that is, the switch 8 is always connected to any one of the antennas 2. For this reason, the adaptive processor 20 of this example sets the ON time τ of the switch control signal g k (t) as long as possible within a range that does not overlap with τ of the next signal. Thus, this example is considered effective in that the ON time τ (or the ON time ratio Ψ) can be set arbitrarily.
図6に示すように、受信動作制御回路15には、アンテナ2で受信した電波の受信信号強度を測定する受信信号強度検出回路21と、受信信号強度検出回路21から出力される受信信号強度情報Drssiを基に受信電波の有無を判定する受信有無判定部22と、受信状況に基づきスイッチ制御信号(クロック信号)によってスイッチ8の切換速度を制御するスイッチ速度制御部23と、待機状態のデジタル回路5の起動状態に切り換える起動実行部24とが設けられている。なお、受信信号強度検出回路21が電波受信状態検出部の一例であり、受信有無判定部22及びスイッチ速度制御部23がスイッチ切換速度制御部の一例である。 As shown in FIG. 6, the reception operation control circuit 15 includes a received signal strength detection circuit 21 that measures the received signal strength of the radio wave received by the antenna 2, and received signal strength information output from the received signal strength detection circuit 21. A reception presence / absence determination unit 22 that determines presence / absence of a reception radio wave based on Drssi, a switch speed control unit 23 that controls a switching speed of the switch 8 by a switch control signal (clock signal) based on a reception state, and a digital circuit in a standby state 5 and a start execution unit 24 for switching to the start state. The reception signal strength detection circuit 21 is an example of a radio wave reception state detection unit, and the reception presence / absence determination unit 22 and the switch speed control unit 23 are examples of a switch switching speed control unit.
受信信号強度検出回路21は、第2バンドパスフィルタ10の出力信号h’(t)の受信信号強度を測定し、その測定結果を受信信号強度情報Drssiとしてスイッチ速度制御部23に出力する。受信有無判定部22は、受信信号強度情報Drssiの値が閾値以上となると、電波受信有りと判断する。スイッチ速度制御部23は、電波の受信有無を監視するモニタリング時(電波受信待機中)、消費電力削減を目的にスイッチ8の切換速度を低速に設定しておき、電波受信を確認した際にスイッチ8の切換速度を高速に切り換える。起動実行部24は、電波受信を確認した際、消費電力削減を目的に待機状態をとらせていたデジタル回路5を起動状態に切り換える。 The reception signal strength detection circuit 21 measures the reception signal strength of the output signal h ′ (t) of the second bandpass filter 10 and outputs the measurement result to the switch speed control unit 23 as reception signal strength information Drssi. The reception presence / absence determination unit 22 determines that there is radio wave reception when the value of the received signal strength information Drssi is equal to or greater than a threshold value. The switch speed control unit 23 sets the switching speed of the switch 8 to a low speed for the purpose of reducing power consumption during monitoring for monitoring the presence / absence of reception of radio waves (while waiting for reception of radio waves). 8 is switched to high speed. When confirming reception of radio waves, the activation execution unit 24 switches the digital circuit 5 that has been in a standby state for the purpose of reducing power consumption to an activated state.
次に、図7及び図8を用いて、時分割多重アレーアンテナ装置1の動作を説明する。
図7に示すように、時分割多重アレーアンテナ装置1は、電波受信待ち時、電波を受信したか否かを監視するモニタリング動作(受信待機動作)をとる。このとき、スイッチ速度制御部23は、スイッチ8を低速で切り換えることにより、モニタリングを実行する。スイッチ8の低速切り換えとは、受信電波の復調等はできなくとも、いま電波が受信状態にあることを検知できる切り換え動作のことを言う。よって、スイッチ8の切り換えに必要な電力が少なく抑えられるので、モニタリング時の消費電力が抑制される。
Next, the operation of the time division multiplex array antenna apparatus 1 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, the time division multiplexing array antenna apparatus 1 performs a monitoring operation (reception standby operation) for monitoring whether or not a radio wave is received when waiting for radio wave reception. At this time, the switch speed control unit 23 performs monitoring by switching the switch 8 at a low speed. The low-speed switching of the switch 8 refers to a switching operation that can detect that a radio wave is being received even if the received radio wave cannot be demodulated. Therefore, since the power required for switching the switch 8 can be reduced, power consumption during monitoring is suppressed.
また、デジタル回路5は、モニタリング動作中、待機状態(スリープ状態)をとっている。よって、消費電力の抑制に一層効果が高くなる。
図8に示すように、アンテナ2が電波を受信すると、受信信号強度検出回路21は受信電波に準ずる値の受信信号強度情報Drssiを受信有無判定部22に出力する。受信有無判定部22は、受信信号強度が閾値以上となることを確認すると、アンテナ2で電波を受信したと認識し、受信有り通知をスイッチ速度制御部23及び起動実行部24に出力する。スイッチ速度制御部23は、受信有無判定部22から受信有り通知を入力すると、スイッチ8の切換速度を高速に切り換える。スイッチ8の高速切り換えとは、受信電波を復調可能な程度に速くスイッチ8が切り換えられる動作のことを言う。よって、アンテナ2で受信した電波を復調可能となる。
The digital circuit 5 is in a standby state (sleep state) during the monitoring operation. Therefore, the effect is further enhanced in suppressing power consumption.
As shown in FIG. 8, when the antenna 2 receives a radio wave, the received signal strength detection circuit 21 outputs received signal strength information Drssi having a value corresponding to the received radio wave to the reception presence / absence determining unit 22. Upon confirming that the received signal strength is equal to or greater than the threshold, the reception presence / absence determination unit 22 recognizes that the radio wave has been received by the antenna 2 and outputs a reception notification to the switch speed control unit 23 and the activation execution unit 24. The switch speed control unit 23 switches the switching speed of the switch 8 at a high speed when receiving a reception presence notification from the reception presence / absence determination unit 22. The high-speed switching of the switch 8 refers to an operation in which the switch 8 can be switched quickly enough to demodulate the received radio wave. Therefore, the radio wave received by the antenna 2 can be demodulated.
また、起動実行部24は、受信有無判定部22から受信有り通知を入力すると、待機状態をとるデジタル回路5に電源を入れ、起動状態に切り換える。これにより、アンテナ2で受信した電波はデジタル回路5で処理することが可能となり、受信電波を復調することが可能となる。 In addition, when the activation execution unit 24 receives a reception notification from the reception presence / absence determination unit 22, the activation execution unit 24 turns on the power to the digital circuit 5 that is in a standby state and switches it to the activation state. As a result, the radio wave received by the antenna 2 can be processed by the digital circuit 5, and the received radio wave can be demodulated.
アダプティブプロセッサ20は、通信が終了すること(電波を受信しなくなること)を確認すると、受信終了通知をスイッチ速度制御部23及び起動実行部24に出力する。スイッチ速度制御部23は、アダプティブプロセッサ20から受信終了通知を入力すると、スイッチ8の切換速度を低速にし、消費電力の抑制を優先する。また、起動実行部24は、アダプティブプロセッサ20から受信終了通知を入力すると、デジタル回路5の電源を切り、デジタル回路5を待機状態にして、消費電力の抑制を優先する。そして、以上の動作が電波を受信する度に繰り返される。 The adaptive processor 20 outputs a reception end notification to the switch speed control unit 23 and the start execution unit 24 when it is confirmed that the communication ends (no longer receiving radio waves). When the switch speed control unit 23 receives a reception end notification from the adaptive processor 20, the switch speed control unit 23 lowers the switching speed of the switch 8 and gives priority to the suppression of power consumption. Further, when the reception execution notification is input from the adaptive processor 20, the activation execution unit 24 turns off the digital circuit 5, puts the digital circuit 5 into a standby state, and gives priority to suppressing power consumption. The above operation is repeated each time a radio wave is received.
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)スイッチ速度制御部23は、受信のモニタリング時、スイッチ8の切換速度を低速切り換えとし、受信信号強度検出回路21の受信信号強度情報Drssiで電波受信を確認すると、スイッチ8の切換速度を高速切り換えに切り換える。このように、電波受信有無のみ監視すればよいモニタリング時は消費電力の抑制を狙ってスイッチ8を低速切り換えとし、電波受信時は受信電波を読み込むためにスイッチ8を高速切り換えに変更する。よって、モニタリング時はスイッチ8の切換速度が低速で済むので、時分割多重アレーアンテナ装置1にかかる消費電力を低く抑えることができる。
According to the configuration of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The switch speed control unit 23 switches the switching speed of the switch 8 to a low speed during reception monitoring, and confirms the reception of radio waves by the received signal strength information Drssi of the received signal strength detection circuit 21. Switch to fast switching. In this way, at the time of monitoring in which only the presence / absence of radio wave reception is monitored, the switch 8 is switched to low speed for the purpose of suppressing power consumption, and at the time of radio wave reception, the switch 8 is changed to high speed switching in order to read the received radio wave. Therefore, since the switching speed of the switch 8 can be low during monitoring, the power consumption applied to the time division multiple array antenna apparatus 1 can be kept low.
(2)スイッチ8の速度切り換えは、アンテナ2で受信した電波の受信信号強度を基にして行う。よって、希望波や妨害波(ノイズ)等の諸電波を受信したという最適なタイミングにおいて、スイッチ8の切換速度を低速から高速に切り換えることができる。 (2) The speed of the switch 8 is switched based on the received signal strength of the radio wave received by the antenna 2. Therefore, the switching speed of the switch 8 can be switched from a low speed to a high speed at an optimal timing when various radio waves such as a desired wave and an interference wave (noise) are received.
(3)モニタリング時はスイッチ8の切換速度を低速に設定し、電波受信時はスイッチ8の切換速度を高速に設定する。ところで、モニタリング時は電波を受信できたか否か確認できればよいので、スイッチ8の切換速度を低速にして電波が読めなくなっても、スイッチ8を低速に切り換えるのがモニタリング時であれば何ら問題はない。よって、電波受信に影響を及ぼすことなく、効率的に時分割多重アレーアンテナ装置1の電源を省電力化することができる。 (3) The switching speed of the switch 8 is set to a low speed during monitoring, and the switching speed of the switch 8 is set to a high speed during radio wave reception. By the way, since it is only necessary to confirm whether or not radio waves can be received during monitoring, there is no problem even if the switch 8 is switched to a low speed even when the switching speed of the switch 8 is low and the radio waves cannot be read. . Therefore, the power source of the time division multiplex array antenna apparatus 1 can be efficiently saved without affecting the radio wave reception.
(4)デジタル回路5は、モニタリング時、待機状態に切り換えられる。よって、モニタリング時は、デジタル回路5で必要とされる電力が極力低く抑えられるので、時分割多重アレーアンテナ装置1の消費電力の抑制に一層効果が高くなる。 (4) The digital circuit 5 is switched to a standby state during monitoring. Therefore, at the time of monitoring, the power required by the digital circuit 5 can be suppressed as low as possible, so that the effect of suppressing the power consumption of the time division multiplex array antenna apparatus 1 is further enhanced.
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・受信回路3は、ベースバンド信号をA/Dコンバータ17でサンプルする構成に限らず、例えばIF信号をサンプルする構成や、第2バンドパスフィルタ10から出力されるRF(Radio Frequency)信号をサンプルする構成でもよい。このように、受信回路3は、種々の回路構成が採用可能である。
Note that the embodiment is not limited to the configuration described so far, and may be modified as follows.
The receiving circuit 3 is not limited to the configuration in which the baseband signal is sampled by the A / D converter 17. For example, the configuration in which the IF signal is sampled or the RF (Radio Frequency) signal output from the second bandpass filter 10 is sampled. The structure to do may be sufficient. Thus, the receiving circuit 3 can employ various circuit configurations.
・受信回路3は、直交コンバータ部14ではなく、通常のコンバータによって信号をダウンコンバートする回路でもよい。
・アンテナ2の数は、任意の奇数に限らず、任意の偶数でもよい。
The receiving circuit 3 may be a circuit that downconverts a signal by a normal converter instead of the orthogonal converter unit 14.
The number of antennas 2 is not limited to an arbitrary odd number, and may be an arbitrary even number.
・スイッチ8のON時間τ(ON時間比率Ψ)は、実施形態で述べた値以外の他の時間幅に適宜変更してもよい。
・サンプル信号xi(t)から受信信号fk(t)cos(ωct)を再生(分離)する演算は、サンプル信号xi(t)に行列Φを乗算する方法に限定されない。要は、サンプル信号xi(t)から受信信号fk(t)cos(ωct)を再生(分離)できれば、種々の演算方法に変更可能である。
The ON time τ (ON time ratio Ψ) of the switch 8 may be appropriately changed to a time width other than the value described in the embodiment.
Sample signal x received signal from the i (t) f k (t ) cos (ω c t) play (separation) computing is not limited to the method of multiplying the matrix Φ to the sample signal x i (t). In short, if the received signal f k (t) cos (ω c t) can be reproduced (separated) from the sample signal x i (t), it can be changed to various calculation methods.
・第2バンドパスフィルタ10の周波数帯域幅は、例えば第1バンドパスフィルタ6の周波通帯域に係数のKを乗算した値でもよい。
・時分割多重アレーアンテナ装置1は、受信機に限らず、送信機又は送受信機としてもよい。
The frequency bandwidth of the second bandpass filter 10 may be a value obtained by multiplying the frequency band of the first bandpass filter 6 by a coefficient K, for example.
The time division multiplex array antenna apparatus 1 is not limited to a receiver, and may be a transmitter or a transceiver.
・電波受信有無の判定は、受信信号強度を基に行うことに限らず、電波を受信できているかどうか判定できれば、種々の方式が採用可能である。
・スイッチ8の切換速度の変更は、モニタリング時/電波受信時で区分けすることに限定されない。例えば、電波受信中、信号を読み取ることができる第1速度でスイッチ8を切り換え、これでは足りない場合に、さらに高速の第2速度でスイッチ8を切り換えるようにしてもよい。
The determination of the presence / absence of radio wave reception is not limited to the determination based on the received signal strength, and various methods can be adopted as long as it can be determined whether radio waves can be received.
-The change of the switching speed of the switch 8 is not limited to the classification at the time of monitoring / radio wave reception. For example, during radio wave reception, the switch 8 may be switched at a first speed at which a signal can be read. If this is not sufficient, the switch 8 may be switched at a higher second speed.
・受信動作制御回路15の配置場所は、第2バンドパスフィルタ10とアンプ11との間に限定されない。例えば、IFバンドパスフィルタ13、ローパスフィルタ16、A/Dコンバータ17等の後段に接続してもよい。 The arrangement location of the reception operation control circuit 15 is not limited between the second band pass filter 10 and the amplifier 11. For example, the IF band pass filter 13, the low pass filter 16, the A / D converter 17 and the like may be connected downstream.
・低速/高速の定義は、2つの速度が異なる2値の速度関係をとっていればよい。
・デジタル回路5は、モニタリング時、待機状態をとることに限らず、常時起動していてもよい。
-The definition of low speed / high speed may be a binary speed relationship in which the two speeds are different.
The digital circuit 5 is not limited to taking a standby state at the time of monitoring, but may be always activated.
・時分割多重アレーアンテナ装置1は、車両や電子キーの受信機として使用されることに限らず、他の機器や装置に適宜応用可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
The time division multiplex array antenna apparatus 1 is not limited to being used as a receiver for a vehicle or an electronic key, but can be appropriately applied to other devices and apparatuses.
Next, technical ideas that can be grasped from the above-described embodiment and other examples will be described below together with their effects.
(イ)前記時分割多重アレーアンテナ装置において、前記スイッチのON時間を長くとることにより、前記スイッチの切り換えによる電力損失を抑制し、この処理によって各アンテナの受信信号が混ざり合ってしまっても、この重畳信号に演算を施すことによって、当該重畳信号を各アンテナの受信信号に分離すること。この構成によれば、重畳信号から各アンテナの受信信号を分離することができるので、信号を精度よく取得することができる。 (A) In the time-division multiplex array antenna device, the power loss due to switching of the switch is suppressed by taking a long ON time of the switch, and even if reception signals of each antenna are mixed by this processing, By performing an operation on the superimposed signal, the superimposed signal is separated into received signals of the respective antennas. According to this configuration, since the received signal of each antenna can be separated from the superimposed signal, the signal can be acquired with high accuracy.
1…時分割多重アレーアンテナ装置、2…アンテナ、3…信号処理回路としての受信回路、5…デジタル回路、8…スイッチ、21…電波受信状態検出部を構成する受信信号強度検出回路、22…スイッチ切換速度制御部を構成する受信有無判定部、23…スイッチ切換速度制御部を構成するスイッチ速度制御部、24…起動実行部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Time division multiplexing array antenna apparatus, 2 ... Antenna, 3 ... Reception circuit as a signal processing circuit, 5 ... Digital circuit, 8 ... Switch, 21 ... Received signal strength detection circuit which comprises a radio wave reception state detection part, 22 ... A reception presence / absence determination unit constituting a switch switching speed control unit, 23... A switch speed control unit constituting a switch switching speed control unit, 24.
Claims (3)
前記アンテナにおける電波の受信状態を検出する電波受信状態検出部と、
当該電波受信状態検出部の検出結果を基に、前記スイッチの切換速度を制御するスイッチ切換速度制御部とを備え、
前記スイッチ切換速度制御部は、電波を受信しているか否かを監視するモニタリング時、前記スイッチの切換速度を低速に設定し、前記電波受信状態検出部の検出結果を基に前記電波の受信を検出すると、前記スイッチの切換速度を高速に切り換えることを特徴とする時分割多重アレーアンテナ装置。 By selectively connecting a specific one of a plurality of antennas to an internal signal processing circuit by a switch, the signal processing circuit is shared by the plurality of antennas and communicated by time division multiplexing by the switch In the array antenna device,
A radio wave reception state detection unit for detecting a reception state of radio waves in the antenna;
Based on the detection result of the radio wave reception state detection unit, comprising a switch switching speed control unit for controlling the switching speed of the switch ,
The switch switching speed control unit sets the switch switching speed to a low speed during monitoring for monitoring whether radio waves are received or not, and receives the radio waves based on the detection result of the radio wave reception state detection unit. When detected , a time-division multiplex array antenna apparatus which switches the switching speed of the switch at high speed .
前記スイッチ切換速度制御部は、前記受信信号強度検出回路の検出結果を基に、前記スイッチの切換速度を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の時分割多重アレーアンテナ装置。 The radio wave reception state detection unit is a received signal strength detection circuit that detects the strength of a received radio wave,
The time division multiplex array antenna apparatus according to claim 1, wherein the switch switching speed control unit controls the switching speed of the switch based on a detection result of the received signal strength detection circuit .
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の時分割多重アレーアンテナ装置。 3. The time division according to claim 1, further comprising an activation execution unit that switches a digital circuit, which is one component of the signal processing circuit, from a standby state to an activated state when a radio wave is received by the antenna. Multiple array antenna device.
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